Степень сжатия определяет давление сжатия, следовательно, влияет на максимальную температуру сжатия и давление сгорания в цилиндре, что тянет за собой и среднее индикаторное давление и напрямую влияет на условия образования соединений NOx. Параметр важный, получается... но, неужели есть необходимость менять его в процессе работы ДВС?
🟠ЧТО ЭТО
Так, про существование подобной системы я уже писал ВОТ ТУТ, но помимо рекламного проспекта в моих руках оказалась и презентация (спасибо подписчикам в Телеграм) об этой системе. Там уже и картинки совсем красивые и принцип действия как-то более понятен, да и смысл с финансовым обоснованием появился.
Снаружи пока еще визуально узнаваемый Win GD обзавелся гидравлическим манифолдом, в который набивает масло автономный насос. К крейцкопфам это масло подается через "колено", идентичное тому, по которому подается масло на смазку крейцкопфного подшипника или охлаждение поршня (зависит от модели). Получается, что теперь их там два, по обе стороны. Давай заглянем внутрь крейцкопфа.
Тааааак... Самый интересный клапан (клапанный блок я его тут на Рисунке 3 обозвал(справа)) находится непосредственно внутри подшипника, что вообще ни разу не облегчает к нему доступ. Ну серьезно, там снаружи очень много места, я там был ). Масло под давлением направляется в нижнюю камеру и ветесняет гидравлический цилиндр, являющийся продолжением штока поршня. Шток, если грубо, становится длиннее или короче, при стравливании масла из нижней полости. В верхней полости масло присутствует для предотвращения поднятия поршня по инерции на высоких оборотах при отключенном цилиндре и открытом выпускном клапане. Во всех остальных случаях на поршень всегда оказывается давление, двухтактник ведь.
Насосик умный и обладает переменной производительностью, зависящей от расхода масла. Геометрическая степень сжатия определяется по положению юбки поршня в нижней мертвой точке при помощи датчика.
🟠ТТХ
Характеристики. Данные взяты для двигателя 6X72DF. Мощность, потребляемая автономным насосом - 5 кВт в номинале, что определен как 85-90% от максимальной длительной мощности. Как подсказывает практика - на таких мощностях двигатели работают редко. Работает насос постоянно, ведь давление нужно поддерживать не только при перекладке штока, но и для восполнения потерь через протечки, а они есть... Желаемое положение поршня достигается путем нахождения баланса между поступающий маслом и дренируемым: дренируемым через протечки и клапанный блок.
Как сильно может быть изменена степень сжатия? Поршень может перемещаться на 130 миллиметров, а степень сжатия варьироваться от 11 до 18 при стандартном значении - 12. И это сильно. Кстати, перекладка штока из одного крайнего положения в другое занимает 120 циклов, что чуть больше одной минуты в номинальном режиме.
🟠ЗАЧЕМ?
А ответ, на самом деле, кроется в модели двигателя - 6X72DF, где DF - это показатель двутопливности движка. Двигатель с одинаковым успехом может работать как на традиционном жидком топливе, так и на газу по технологии добавления газа в свежий заряд на стадии сжатия. ВОТ ТУТ об этом подробненько. Проблема в этом случае ( в отличии от технологии непосредственного впрыска газа в жидкой фазе в цилиндр, которую использует МАН) в том, что сжимается в цилиндре смесь газа и воздуха и именно поэтому сжимать ее как хотелось бы не получится. Хорошо, снижаем степень сжания и безопасно, без самопроизвольного воспламенения работаем на газу. Но с низкими степенями сжатия будет перерасход топлива при работе на дистиллятных сортах. Вот отсюда и рождается необходимость заиметь подобную систему. Кстати, придумали это вот все ни разу не Win GD, а IHI Power Systems с далекой планеты Япония. Итого: при работе на газу степень сжатия устанавливается на отметке 11-12, а при работе за дистилляте - поднимается до 18, но может быть снижена для соответствия нормам по выбросам NOx.
🟠РЕЗУЛЬТАТЫ
Интересно тут поднятие давления в нижней гидравлической камере, что может достигать 500 бар. Вспоминаем, что давление в гидравлическом манифолде всего 50 бар и тут должно прийти осознание причины такой долгой перекладки из одного крайнего положения в другое: поршень двигается только ближе к НМТ, когда это позволяет произвести разница давлений. Зато нет толстенных труб и гидравлики на 600-800 бар.
Ну и где-же выгода? Зачем все это затевается, если при работе на газу все существующие требования и так выполняются? Сейчас дам несколько рабочих примеров, но для начала...
Судя по информации на Рисунке 6, это стоимость на стадии заказа, а не модификации, при которой половина деталей поршневого движения пойдет под замену. Чтобы оснастить системой VCR самый большой из имеющихся у WinGD двигатель, потребуется доплатить всего 301000 евро, или 2,1% от его стоимости. Это немного даже для среднего размера компании. Но даже тут нужен экономический рассчет.
Смотри на Рисунок 7. Понятно, что ничего не понятно, но вверху есть бар-график, на котором синим цветом обозначена работа на газу. То есть, большую часть времени движок кушал именно газ и за один год эксплуатации наэкономил 271 тысячу вечно зеленых. Двигатель на этом борту стоит 7RT-flex50DF, доработка которого стоит 103 000 евро. Результат очевиден.
На Рисунке 8 ящик уже значительно больше, скорее всего из серии на 24 000 TEU (24 000 мест на 20 футов), видел такой в Роттердаме. На топливе он за год с системой VCR наэкономил более миллиона долларов при стоимости доработки 301 000 евро. Впечатляет!
Напомню, что экономия достигается выставлением оптимальной степени сжатия для конкретного топлива.
🟠НАДЕЖНОСТЬ
Рано говорить о надежности, но после испытаний систему вскрывали специалисты - пусконаладчики, фотографий разных наделали, в отчет поместили. В общем, после 150 часов работы, что соответстует 650 000 циклам, детальки системы, естественно, выглядят интактными. Будем следить за дальнейшим развитием технологии и, возможно, заглянем внутрь при наработке часов так 60 000, а фотографии с инспекции ниже.
Что думаешь про систему? Пойдет-ли в широкую серию или останется в качестве штучного экспериментального внедрения?
Кстати, ВОТ ТУТ лежит оригинал презентации с более подробной информацией, если она тебе нужна. А попасть в библиотеку можно по ЭТОЙ ссылке.
Не забудь подписаться и включить уведомления, чтобы читать интересные технические статьи!